网厂协调优化调度技术支持系统应用分析

杨晓东，曹 欣，王鑫明，李一鹏

(国网河北省电力公司，石家庄 050021)

网厂协调优化调度技术支持系统应用分析

杨晓东，曹 欣，王鑫明，李一鹏

(国网河北省电力公司，石家庄 050021)

介绍河北省南部电网网厂协调优化调度技术支持系统的工作机理和系统构成，分析机组信息监测与状态评估技术、网厂协调优化调度策略等系统功能特点及其实现，并通过实例证明该系统的有效性和适应性。

调度技术；网厂协调优化；能耗；节能发电调度

1 概述

近年来，我国大多数地区新建机组普遍采用直接空冷技术，并且大多承担区域供热任务，给电力调度运行带来不少困难。供热机组由于发电特性特殊，调峰能力差，而且热、电价格倒挂现象严重，不利于电网经济运行。同时，清洁电能、节能环保等政策的实施，也对电网运行安全及调度模式提出了新的要求[1-4]。

当前节能发电调度系统的研究，主要集中在政策法规、市场交易、发电量替代补偿机制等方面[5-6]，极少涉及发电机组的能耗和节能减排指标，不足以支撑节能调度模式根本上的转变。以下重点研究以燃煤、供热、脱硫、空冷机组为主的节能发电调度模式，通过实时监测和综合评价机组的能耗、排放水平等指标，对统调机组运行方式进行联合优化调整，建立网厂互动、协调、优化的节能发电调度运行模式，使电网运行更加安全、节能、环保和经济。

2 系统构成及工作机理

河北省南部电网网厂协调优化调度技术支持系统以统调发电机组为主要研究对象，通过调度数据网、网厂两侧协调配合对机组运行状态、性能指标(能耗、排放、供热等)实时监测、在线评估，以及对机组运行方式进行联合优化调整。该系统总体结构见图1。整个技术支持系统由电网侧应用系统(简称“主站”)及电厂侧应用系统(简称“子站”)两部分构成。

图1 河北南网网厂协调优化调度系统网络示意

子站系统包括前端服务器、隔离器和后端服务器，包括数据采集、数据分析计算、数据向后端传输、后端接受以及数据向主站传输。主站系统包括数据存储单元、数据分析单元及分析研究系统。

工作机理：部署在电厂的前端数据采集服务器、反向隔离装置及数据发送服务器组成一个工作单元，负责实时读取机组运行信息系统的数据，并经调度数据通信网将数据远程传输到省调主站；主站服务器实时接收来自电厂的运行数据，经本地软件系统对数据进行处理，完成全网机组信息的二次加工过程，以此来制定和实施协调优化调度策略。

3 系统功能特点及其实现

系统主要功能特点有：机组在线信息监测，即子站服务器负责实时监测机组信息，经调度数据网远程传输到省调主站；机组状态评估，即主站服务器对实时接收到的运行数据进行加工处理，形成机组性能综合评价指标；制定协调优化调度策略，根据预先选定的调度运行模式进行多目标优化，生成下一时段的机组最优负荷分配方案，以调度指令的形式下发、执行。

3.1 机组在线优化

3.1.1 机组在线信息监测

主站需要监测的机组实时信息包括电、热负荷参数，抽汽参数，热网参数，煤耗和能耗环保指标等。通过对直调机组的脱硫效率、脱硫投入率、发电煤耗及运行性能指标的监测和排序，按照加权平均形成调度性能指数这样的一个机组性能综合评价指标。

3.1.2 机组状态评估

系统首先根据实时运行数据计算机组的供电煤耗、日利用小时数、日均负荷、日均发电量以及日发电标煤总消耗量，经过数据拟合后得到机组煤耗关系曲线；其次，按照机组容量的大小设定基准利用小时数(如300 MW机组设为12，600 MW设为14)，通过多步计算后，得出每个机组在实验标准下的节煤情况，作为机组在线优化调整的评估依据。

根据机组的当前工况、历史可比最优工况进行全息诊断后，形成机组性能综合评价指标，以此为基础进行协调优化调度。

3.2 协调优化调度策略

3.2.1 优化模型

全网优化调度策略需要兼顾安全、节能、环保和经济指标，可以认为是一个多目标非线性规划问题。其目标函数为：

(1)

以上目标函数服从以下硬性约束：

出力约束条件：Pimin≤Pi≤Pimax

(2)

式中：P为系统负荷；Pi为机组i出力；Pi,max、Pi,min分别为机组i的出力上、下限；dpi为爬坡速率限值。

运用动态规划法可以求得一段时期内(如24 h)的机组负荷最优分配方案。

3.2.2 应用案例

以2012年10月25日甲、乙2个电厂的4台机组为例进行节能调度优化计算。取αs=1，以4台机组4月的实际发电煤耗特性为特性曲线计算当天的发电出力优化方案。得出了4台机组的实际发电煤耗特性曲线，见图2。

(a) 甲电厂1、2号机组

(b) 乙电厂3、4号机组

图2 统调4台机组实际发电煤耗特性曲线

以机组发电煤耗最低为优化目标对甲电厂1号、2号机组，乙电厂3号、4号机组的发电出力重新分配，结果如图3所示。

图3 各机组负荷调度曲线

节能发电调度优化前、后平均煤耗的对比如图4所示。可以看出，4台机组的出力经过节能优化，日平均发电煤耗大约可降低2.7 g/kWh。

图4 节能发电调度优化前后加权平均煤耗对比

4 结束语

在机组实时信息监测的基础上对河北省南部电网节能调度模式及应用进行了探索实践，建立了网厂协调优化调度技术支持系统。该系统以调度性能指数作为衡量机组煤耗、能耗的主要依据，以此进行发电出力优化调整，通过案例阐明了在节能调度模式下该系统具有很强的有效性和适应性。此外，该系统能够兼顾安全、节能、环保和公益指标等多个领域，支持节能调度、经济调度、环保调度等多种调度模式应用，具有较高的实用价值。

[1] 刘振亚．智能电网技术[M]．北京：中国电力出版社，2002.

[2] 陈树勇，宋书芳，李兰欣，等．智能电网技术综述[J]．电网技术，2009，33(8)：1-7.

[3] 高 虎，王红芳．2012年我国风电市场发展综述[J]．可再生能源，2013，35(4)：11-14.

[4] 王 俊，蔡兴国，季 峰，等．考虑新能源发电不确定性的可用输电能力风险效益评估[J]．电力系统自动化，2012，36(14)：108-112.

[5] 镐俊杰，戴 飞，王红印，等．河南电网节能发电调度技术支持系统[J]．中国电力，2010，43(9)：6-10.

[6] 马建伟，葛 挺，荆百林，等．热电联产机组的节能发电调度技术研究与实践[J]．中国电力，2009，42(4)：14-17.

本文责任编辑：丁 力

Application Analysis on Grid-plant Coordination Optimization Scheduling Technology System

The HeBei southern grid-plant coordination optimization scheduling technology system is introduced from working mechanism and system constitute,and system function feature and its realizationare analyzed from unit information monitoring and state technology,network and plant coordination optimal dispatching strategy,the efficacy and adaptability of the system is proved through examples.

scheduling technology;grid-plant coordination optimization;energy consumption;energy conservation generation dispatching

2013-10-17

杨晓东(1976-)，男，高级工程师，主要从事电力系统调度技术支持与电力系统自动化技术工作。

国网河北省电力公司科技项目KJ 2011-4189。

TM711

B

1001-9898(2014)01-0001-02